电机控制与拖动试验参考指导书.doc

电机控制与拖动

实验指引书

浙江大学机械电子控制研究所
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目录
目录 1
实验一 三相异步电动机起动与调速 2
实验二 异步电机M-S曲线测绘 5
实验三 三相似步电动机 7
实验四 直流她励电动机 10
实验五 交流伺服电机实验 14
实验六 直流伺服电机实验 19
实验七 步进电动机实验 22

实验一 三相异步电动机起动与调速

一．实验目
1．学习电机实验基本规定与安全操作注意事项。
2．通过实验掌握异步电动机起动和调速办法。

二．预习要点
1．复习异步电动机有哪些起动办法和起动技术指标。
2．复习异步电动机调速办法。

三．实验项目
1．理解教学实验台中直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及各种电动机用法。
2．异步电动机直接起动。
3．异步电动机星形——三角形（Y-△）换接起动。
4．自耦变压器起动。
5．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。
6．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。

四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（含交流电压表）。
2．指针式交流电流表。
3．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。
4．电机起动箱（MEL-09）。
5．鼠笼式异步电动机（M04）。
6．绕线式异步电动机（M09）。

五．实验办法
1．由实验指引人员解说电机实验基本规定，实验台各面板布置及用法，注意事项。
2．三相笼型异步电动机直接起动实验。
按图1-1接线，电机绕组为△接法。
起动前，把转矩转速测量实验箱（MEL-13）中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调究竟，“转速控制”、“转矩控制”选取开关扳向“转矩控制”，检查电机导轨和MEL-13连接与否良好。
仪表选取：交流电压表为数字式或指针式均可，交流电流表则为指针式。
a．把三相交流电源调节旋钮逆时针调究竟，合上绿色“闭合”按钮开关。调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转。（电机起动后，观测MEL-13中转速表，如浮现电机转向图1-1 异步电机直接起动实验接线图
不符合规定，则须切断电源，调节顺序，再重新起动电机。）
b．断开三相交流电源，待电动机完全停止旋转后，接通三相交流电源，使电机全压起动，观测电机起动瞬间电流值。
注：按指针式电流表偏转最大位置所相应读数值计量。电流表受起动电流冲击，电流表显示最大值虽不能完全代表起动电流读数，但用它可和下面几种起动办法起动电流作定性比较。
c．断开三相交流电源，将调压器退到零位。用起子插入测功机堵特孔中，将测功机定转子堵住。
d．合上三相交流电源，调节调压器，观测电流表，使电机电流达2~3倍额定电流，读取电压值UK、电流值IK、转矩值TK，填入表1-1中，注意实验时，通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。
相应于额定电压起动转矩TST和起动电流I比按下式计算：

式中Ik：起动实验时电流值，A；
TK：起动实验时转矩值，N.m；

式中UK：起动实验时电压值，V；
UN：电机额定电压，V；
表1-1
测 量 值
计 算 值
UK（V）
IK（A）
TK（N.m）
Tst(N.m)
Ist(A)

图1-2 异步电机星形-三角形起动
3．星形——三角形（Y-△）起动
按图1-2接线，电压表、电流表选取同前，开关S选用MEL-05。
a．起动前，把三相调压器退到零位，三刀双掷开关合向右边（Y）接法。合上电源开关，逐渐调节调压器，使输出电压升高至电机额定电压UN=220V，断开电源开关，待电机停转。
b．待电机完全停转后，合上电源开关，观测起动瞬间电流，然后把S合向左边（△接法），电机进入正常运营，整个起动过程结束，观测起动瞬间电流表显示值以与其他起动办法作定性比较。
4．自耦变压器降压起动
按图1-1接线。电机绕组为 △接法。
a．先把调压器退到零位，合上电源开关，调节调压器旋钮，使输出电压达110伏，断开电源开关，待电机停转。
b．待电机完全停转后，再合上电源开关，使电机就自耦变压器，降压起动，观测电流表瞬间读数值，经一定期间后，调节调压器使输出电机达电机额定电压UN=220伏，整个起动过程结束。
图1-3 绕线式异步电机转子绕组串电阻起动实验接线图
5．绕线式异步电动机转绕组串入可变电阻器起动
实验线路如图1-3，电机定子绕组Y形接法。转子串入电阻由刷形开关来调节，调节电阻采用MEL-09绕线电机起动电阻（分0，2，5，15，∞五档），MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”开关扳向“转速控制”，“转速设定”电位器旋钮顺时针调节究竟。
a．起动电源前，把调压器退至零位，起动电阻调节为零。
b．合上交流电源，调节交流电源使电机起动。注意电机转向与否符合规定。
c．在定子电压为180伏时，逆时针调节“转速设定”电位器究竟，绕线式电机转动缓慢（只有几十转），读取此时转矩值Ist和Ist。
d．用刷形开关切换起动电阻，分别读出起动电阻为2Ω、5Ω、15Ω起动转矩Tst和起动电流Ist，填入表1-2中。
注意：实验时通电时间不应超过20秒以免绕组过热。
表1-2 U=180伏
Rst（Ω）
0
2
5
15
Tst（N.m）

Ist（A）

6．绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器调速
实验线路同前。MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”选取开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针究竟，“转速设定”电位器顺时针究竟。MEL-09“绕线电机起动电阻”调节到零。
a．合上电源开关，调节调压器输出电压至UN=220伏，使电机空载起动。
b．调节“转矩设定”电位器调节旋钮，使电动机输出功率接近额定功率并保持输出转矩T2不变，变化转子附加电阻，分别测出相应转速，记录于表1-3中。

表1-3 U=220伏 T2= N.m
Rst（Ω）
0
2
5
15
n（r/min）

六．实验报告
1．比较异步电动机不同起动办法优缺陷。
2．由起动实验数据求下述三种状况下起动电流和起动转矩：
(1)外施额定电压UN。（直接法起动）
(2)外施电压为UN/。(Y—Δ起动)
(3)外施电压为UK/KA，式中KA为起动用自耦变压器变比。（自耦变压器起动）。
3．绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩影响。
4．绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速影响。

七．思考题
1．起动电流和外施电压正比，起动转矩和外施电压平方成正比在什么状况下才干成立？
2．起动时实际状况和上述假定与否相符，不相符重要因素是什么？

实验二 异步电机M-S曲线测绘
一．实验目
用本电机教学实验台测功机转速闭环功能测绘各种异步电机转矩~转差曲线，并加以比较。

二．预习要点
1．复习电机M-S特性曲线。
2．M-S特性测试办法。

三．实验项目
1．鼠笼式异步电机M-S曲线测绘测。
2．绕线式异步电动机M-S曲线测绘。

四．实验原理
图2-1 异步电机机械特性
异步电机机械特性图2-1所示。
在某一转差率Sm时，转矩有一最大值Tm，称为异步电机最大转矩，Sm称为临界转差率。Tm是异步电动机也许产生最大转矩。如果负载转矩Tz＞Tm，电动机将承担不了而停转。起动转矩Tst是异步电动机接至电源开始起动时电磁转矩，此时S=1（n=0）。对于绕线式转子异步电动机，转子绕组串联附加电阻，便能变化Tst，从而可变化起动特性。
异步电动机机械特性可视为两某些构成，即当负载功率转矩Tz≤TN时，机械特性近似为直线，称为机械特性直线某些，又可称为工作某些，因电动机无论带何种负载均能稳定运营；当S≥Sm时，机械特性为一曲线，称为机械特性曲线某些，对恒转矩负载或恒功率负载而言，由于电动机这一特性段与此类负载转矩特性配合，使电机不能稳定运营，而对于通风机负载，则在这一特性段上却能稳定工作。
在本实验系统中，通过对电机转速进行检测，动态调节施加于电机转矩，产生随着电机转速下降，转矩随之下降负载，使电机稳定地运营了机械特性曲线某些。通过读取不同转速下转矩，可描绘出不同电机M-S曲线。

五．实验设备
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏；
2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）；
3．电机起动箱（MEL-09）；
4．三相鼠笼式异步电动机M04；
5．三相绕线式异步电动机M09。

六．实验办法
1．鼠笼式异步电机M-S曲线测绘
被试电机为三相鼠笼式异步电动机M04，Y接法。
图2-2 鼠笼式异步电机M-S测绘接线图
G为涡流测功机，与M04电机同轴安装。
按图2-2接线，其中电压表采用指针式或数字式均可，量程选用300V档，电流表采用数字式，可选0.75A量程档。
起动电机前，将三相调压器旋钮逆时针调究竟，并将MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”选取开关扳向“转速控制”，并将“转速设定”调节旋钮顺时针调究竟。
实验环节：
（1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出调节旋钮，使电压输出为220V，起动交流电机。观测电机旋转方向，是之符合规定。
（2）逆时针缓慢调节“转速设定”电位器通过一段时间延时后，M04电机负载将随之增长，其转速下降，继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右（注意：转速低于200转/分时，有也许导致电机转速不稳定。）
（3）在空载转速至200转/分范畴内，测取8-9组数据，其中在最大转矩附近多测几点，填入表2-1。
表2-1 UN=220V Y接法
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
转速（r/min）

转矩（n.M）

（4）当电机转速下降到200转/分时，顺时针回调“转速设定”旋钮，转速开始上升，直到升到空载转速为止，在这范畴内，读出8-9组异步电机转矩M，转速n，填入表2-2。
表2-2 UN=220V Y接法
序 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
转速（r/min）

转矩（N.M）

七．实验报告
1．在方格纸上，逐点绘出各种电机转矩、转速，并进行拟合，作出被试电机M-S曲线。
2．对这些电机特性作一比较和评价。
八．思考题
电机降速特性和升速特性曲线不重叠因素何在？

实验三 三相似步电动机

一．实验目
1．掌握三相似步电动机异步起动办法。
2．测取三相似步电动机V形曲线。
3．测取三相似步电动机工作特性。

二．预习要点
1．三相似步电动机异步起动原理及操作环节。
2．三相似步电动机V形曲线是如何？ 如何作为无功发电机（调相机）？
3．三相似步电动机工作特性如何？如何测取？

三．实验项目
1．三相似步电动机异步起动。
2．测取三相似步电动机输出功率P2≈0时V形曲线。
3．测取三相似步电动机输出功率P2=0.5倍额定功率时V 形曲线。
4．测取三相似步电动机工作特性。

四．实验设备及仪器
1．实验台主控制屏；
2．电机导轨及转速测量；
3．功率、功率因数表（NMCL-001）；
4．同步电机励磁电源（含在主控制屏左下方，NMEL-19）；
5．直流电机仪表、电源（含在主控制屏左下方，NMEL-18）；
6．三相可调电阻器900Ω（NMEL-03）；
7．三相可调电阻器90Ω（NMEL-04）；
8．旋转批示灯及开关板（NMEL-05A）；
9．三相似步电机M08；
10．直流并励电动机M03。

五．实验办法
被试电机为凸极式三相似步电动机M08。
1．三相似步电动机异步起动
实验线路图如图3-1。
实验开始前，MEL-13中“转速控制”和“转矩控制”选取开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”旋钮逆时针究竟。
R阻值选取为同步发电机励磁绕组电阻10倍（约90欧姆），选用NMEL-04中90Ω电阻。
开关S选用NMEL-05。
图3-1 三相似步电动机接线图（MCL-11、MEL-11B）
同步电机励磁电源（NMEL-19）固定在控制屏右下部。
a．把功率表电流线圈短接，把交流电流表短接，先将开关S闭合于励磁电流源端，启动励磁电流源，调节励磁电流源输出大概0.7A左右，然后将开关S闭合于可变电阻器R（图示左端）。
b．把调压器退到零位，合上电源开关，调节调压器使升压至同步电动机额定电压220伏，观测电机旋转方向，若不符合则应调节相序使电机旋转方向符合规定。
c．当转速接近同步转速时，把开关S迅速从左端切换闭合到右端，让同步电动机励磁绕组加直流励磁而强制拉入同步运营，异步起动同步电动机整个起动过程完毕，接通功率表、功率因数表、交流电流表。
2．测取三相似步电动机输出功率P2≈0时V形曲线
a．按1办法异步起动同步电动机。使同步电动机输出功率P2≈0。
b．调节同步电动机励磁电流If并使If增长，这时同步电动机定子三相电流亦随之增长，直至电流达同步电动机额定值，记录定子三相电流和相应励磁电流、输入功率。
c．调节同步电动机励磁电流If使If使逐渐减小，这时定子三相电流亦随之减小，直至电流过最小值，记录这时相应数据，
d．继续调小同步电动机励磁电流，这时同步电动机定子三相电流反而增大直到电流达额定值，在这过励和欠励范畴内读取9～11组数据。数据记录于表3-1。
表3-1 n=1500r／min； U=220V；P2≈0
序号
三相电流(A)
励磁电流(A)
输入功率（W）
IA
IB
IC
I
If
PI
PII
P
1

2

3

4

5

表中 I = (IA + IB + IC)／3
P = PⅠ+ PⅡ
3．测取三相似步电动机输出功率P2≈0.5 倍额定功率时V形曲线。
a．按1办法异步起动同步电动机，调节测功机“转矩设定”旋钮使之加载，使同步电动机输出功率变化，输出功率按下式计算：
P2 = 0.105nT2
式中 n——电机转速，r／min； T2——由转矩表读出，N·m。
b．使同步电动机输出功率接近于0.5倍额定功率且保持不变，调节同步电动机励磁电流If使If增长，这时同步电动机定子三相电流亦随之增长直到电流达同步电动机额定电流，记录定子三相电流和相应励磁电流、输入功率。
c．调节同步电动机励磁电流If，使If逐渐减小，这时定子三相电流亦随之减小直至电流达最小值，记录这时相应数据，继续调小同步电动机励磁电流，这时同步电动机定子三相电流反而增大直到电流达额定值，在过励和欠励范畴内读取9～11组数据并记录于表3-2中。
表3-2 n=1500r／min； U=220V；P2≈0.5PN
序号
三相电流(A)
励磁电流(A)
输入功率（W）
IA
IB
IC
I
If
PI
PII
P
1

2

3

4

5

表中 I = (IA + IB + IC)／3 P = PⅠ+ PⅡ
4．测取三相似步电动机工作特性
a．按1办法异步起动同步电动机，按3办法变化负载电阻，使同步电动机输出功率变化，输出功率按下式计算：
P2 = 0.105nT2
式中 n——电机转速，r／min；
T2——由直流发电机电枢电流．转矩表读出，N·m
b．同步调节同步电动机励磁电流使同步电动机输出功率达额定值时，且功率因数为1。
c．保持此时同步电动机励磁电流恒定不变，逐渐减小负载，使同步电动机输出功率逐渐减小直至为零，读取定子电流、输入功率、功率因数、输出转矩、转速，共取6～7组数据并记录于表3-3中。
表3-3 U=UN=220V； If= A； n=1500r／min
序号
同 步 电 动 机 输 入
同 步 机 输 出
IA(A)
IB(A)
IC(A)
I(A)
PI(W)
PⅡ(W)
P(W)
cosφ
T2(N.m)
P2(W)
η(％)
1

2

3

4

5

6

表中 I = (IA + IB + IC)／3
P = PⅠ+ PⅡ
P2=0.105nT2

六．实验报告
1．作P2≈0时同步电动机V形曲线I =f(If)，并阐明定子电流性质。
2．作P2≈0.5倍额定功率时同步电动机V形曲线I =f(If)，并阐明定子电流性质。
3．作同步电动机工作特性曲线：I、P、cosφ、T2、η=f(P2)

七．思考题
1．同步电动机异步起动时先把同步电动机励磁绕组经一可调电阻构成回路，这可调电阻阻值调节在同步电动机励磁绕值10倍约90欧姆，这电阻在起动过程中作用是什么？若这电阻为零时又将如何？
2．在保持恒功率输出测取V形曲线时输入功率将有什么变化？ 为什么？
3．对这台同步电动机工作特性作。

实验四 直流她励电动机

一.实验目
1．掌握用实验办法测取直流她励电动机工作特性和机械特性。
2．掌握直流她励电动机调速办法。

二.预习要点
1．什么是直流电动机工作特性和机械特性？
2．直流电动机调速原理是什么？

三.实验项目
1．工作特性和机械特性
保持U=UN 和If =IfN 不变，测取n、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。
2．调速特性
(1)变化电枢电压调速
保持U=UN 、If=IfN =常数，T2 =常数，测取n=f(Ua)。
(2)变化励磁电流调速
保持U=UN，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(If)。
(3)观测能耗制动过程

四．实验设备及仪器
1．电机教学实验台主控制屏；
2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（NMEL-13C）；
3．可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）；
4．直流电压、毫安、安培表（NMEL-06）；
5．直流她励电动机；
6．波形测试及开关板（NMEL-05）；
7．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）；
8．电机起动箱（NMEL-09）。

五．实验办法
1．她励电动机工作特性和机械特性。
实验线路如图4-1所示。
U1：可调直流稳压电源。
R1、Rf：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于NMEL-09。
mA、A、V2：直流毫安、电流、电压表（NMEL-06）。
G：涡流测功机。
IS：涡流测功机励磁电流调节，位于NMEL-13C。
图4-1 直流她励电动机接线图
a．将R1调至最大，Rf调至最小，毫安表量程为200mA，电流表量程为2A档，电压表量程为300V档，检查涡流测功机与NMEL-13与否相连，将NMEL-13C“转速控制”和“转矩控制”选取开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋究竟，打开船形开关，起动直流电源，使电机旋转，并调节电机旋转方向，使电机正转。
b．直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，调节直流可调稳压电源输出至220V，再分别调节磁场调节电阻Rf和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此时直流电机励磁电流If=IfN（额定励磁电流）。
c．保持U=UN，If=IfN不变条件下，逐次减小电动机负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机电枢电流Ia、转速n和转矩T2，共取数据7-8组填入表4-1中。
表4-1 U=UN=220V If=IfN= A Ka= Ω

实
验
数
据
Ia（A）

n（r/min）

T2（N.m）

计
算
数
据
P2（w）

P1（w）

η（%）

△n（%）

2．调速特性
（1）变化电枢端电压调速
a．按上述办法起动直流电机后，将电阻R1调至零，并同步调节负载，电枢电压和磁场调节电阻Rf，使电机U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，记录此时T2= N.m
b．保持T2不变，If=IfN不变，逐次增长R1阻值，即减少电枢两端电压Ua，R1从零调至最大值，每次测取电动机端电压Ua，转速n和电枢电流Ia，共取7-8组数据填入表4-2中。
表4-2 If=IfN= A,T2= N.m
Ua（V）

n（r/min）

Ia（A）

（2）变化励磁电流调速
a．直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻Rf调至零，调节可调直流电源输出为220V，调节“转矩设定”电位器，使电动机U=UN，Ia=0.5IN，记录此时T2= N.m
b．保持T2和U=UN不变，逐次增长磁场电阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次测取电动机n、If和Ia，共取7-8组数据填写入表4-3中。
表4-3 U=UN=220V，T2= N.m
n（r/min）

If（A）

Ia（A）

(3)能耗制动
按图4-2接线。
图4-2 直流她励电动机能耗制动接线图

U1：可调直流稳压电源。
R1、Rf：直流电机电枢调节电阻和磁场调节电阻（NMEL-09）。
RL：采用NMEL-03中两只900Ω电阻并联。
S：双刀双掷开关（NMEL-05）。
a．将开关S合向“1”端，R1调至最大，Rf调至最小，起动直流电机。
b．运营正常后，从电机电枢一端拨出一根导线，使电枢开路，电机处在自由停机，记录停机时间。
c．重复起动电动机，待运转正常后，把S合向“2”端记录停机时间。
d．选取不同RL阻值，观测对停机时间影响。

六．注意事项
1．直流她励电动机起动时，须将励磁回路串联电阻Rf调到最小，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同步必要将电枢串联起动电阻R1调至最大，然后方可接通电源，使电动机正常起动，起动后，将起动电阻R1调至最小，使电机正常工作。
2．直流她励电机停机时，必要先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同步，必要将电枢串联电阻R1调回最大值，励磁回路串联电阻Rf调到最小值，给下次起动作好准备。
3．测量前注意仪表量程及极性，接法。

七．实验报告
1．由表4-1计算出 P2和η，并绘出n、T2、η=f(Ia)及n=f(T2)特性曲线。
电动机输出功率
P2=0.105nT2
式中输出转矩T2 单位为N·m，转速n单位为r／min。
电动机输入功率
P1=UI
电动机效率
η=×100％
电动机输入电流
I =Ia +IfN
由工作特性求出转速变化率：
Δn= ×100％
2．绘出并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒转矩负载时两种调速电枢电流变化规律以及两种调速办法优缺陷。
3．能耗制动时间与制动电阻RL阻值有什么关系？为什么？该制动办法有什么缺陷？

八．思考题
1．她励电动机速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降？与否会浮现上翘现象？为什么？上翘速率特性对电动机运营有何影响？
2．当电动机负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速减少？
3．当电动机负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速升高，为什么？
4．她励电动机在负载运营中，当磁场回路断线时与否一定会浮现“飞速”？为什么？

实验五 交流伺服电机实验

一．实验目
1．掌握用实验办法配圆磁场。
2．掌握交流伺服电动机机械特性及调节特性测量办法。

二．预习要点
1．为什么三相调压器输出线电压Uuw与相电压Uvn在相位上相差90°？
2．二相交流伺服电动机在什么条件下可达到圆形旋转磁场？
3．对交流伺服电动机有什么技术规定？在制造与构造上采用什么相应办法。
4．交流伺服电动机有几种控制方式？
5．何为交流伺服电动机机械特性和调节特性。

三．实验项目
1．观测伺服电动机有无“自转”现象。
2．测定交流伺服电动机采用幅值控制时机械特性和调节特性。
3．用实验办法配堵转圆形磁场
4．测定交流伺服电动机采用幅值――相位控制时机械特性和调节特性。

四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）；
2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）；
3．交流伺服电机M13；
4．三相可调电阻90Ω（MEL-04）；
5．波形测试及开关板（MEL-05）；
6．单相调压器（MEL-08或单配）；
7．电机电容箱；
8．万用表；
9．示波器。

五．实验办法
实验线路见图5-1。
图5-1 交流伺服电机幅值控制接线图
图中，交流伺服电机采用M13，额定功率PN=25W，额定控制电压UN=220V，额定激磁电压UN=220V，堵转转矩M=3000g.cm,空载转速=2700 r/min。
隔离变压器输出固定电压（V相调压器输入电压）UV′N接至交流伺服电机励磁绕组。
三相调压器输出线电压Uuw通过开关S（MEL—05）接交流伺服电机控制绕组。
G为测功机，通过航空插座与MEL—13相连。
1．观测交流伺服电动机有无“自转”现象
测功机和交流伺服电机暂不联接（联轴器脱开），调压器旋钮逆时针调究竟，使输出位于最小位置。合上开关S。
接通交流电源，调节三相调压器，使输出电压增长，此时电机应启动运转，继续升高电压直到控制绕组Uc=127V。
待电机空载运营稳定后，打开开关S，观测电机有无“自转”现象。
将控制电压相位变化180°电角度，观测电动机转向有无变化。
2．测定交流伺服电动机采用幅值控制时机械特性和调节特性
（1）测定交流伺服电动机a=1（即Uc=UN=220V）时机械特性
把测功机和交流伺服电动机同轴联接，调节三相调压器，使Uc=Ucn=220V，保持Uf、Uc电压值，调节测功机负载，记录电动机从空载到接近堵转时转速n及相应转矩T并填入表5-1中
表5-1 Uf=UfN=220V Uc=Ucn=220V
n(r/min)

T(N.m）

（2）测定交流伺服电动机a=0.75（即Uc=0.75UN=165V）时机械特性
调节三相调压器，使Uc=0.75Ucn=165V，保持Uf、Uc电压值，调节测功机负载，记录电动机从空载到接近堵转时转速n及相应转矩T并填入表5-2中
表5-2 Uf=UfN=220V Uc=Ucn=220V
n(r/min)

T(N.m）

（3）测定调节特性
保持电机励磁电压Uf=220V，测功机不加励磁。
调节调压器，使电机控制绕组电压Uc从220V逐渐减小至到0V，记录电机空载运营转速n及相应控制绕组电压Uc，并填入表5-3中
表5-3 Uf=UfN=220V T=0N.m
n(r/min)

T(N.m)

仍保持Uf＝220V，调节调压器使Uc为220V，调节测功机负载，使电机输出转矩T＝0.03N.m并保持不变，重复上述环节，记录转速n及相应控制绕组电压Uc并填入表5-4中。
表5-4 Uf=Ufn=220V T=0.03N.m
n(r/min)

Uc(V)

3．用实验办法配堵转园磁场
图5-2 交流伺服电机幅值-相位控制接线图
实验线路见图5-2。
A1、A2选用交流电流表0.75A档。
V1、V2、V3选用交流电压表300V档。
R1、R2选用MEL—04中90Ω并联90Ω共45Ω阻值，并用万用表调定在5Ω阻值。
可变电容选用电机电容箱，位于下组件。
调压器T2选用MEL—08或单配。
示波器两探头地线应接N线，X踪和Y踪幅值量程一致。
a．使电机堵转。
b．接通交流电源，调节T1、T2使V1、V2电压批示为220V。
c．变化电容Cf（约为4Uf），使A1、A2电流接近相等，示波器显示两个电流波形相位相差90°（或Y2改接X端子，示波器显示为园图）。
4．测定交流伺服电动机采用幅值――相位控制时机械特性和调节特性
1）测定机械特性
接线仍如图5-2所示。
接通交流电源，调节调压器T1，使V1批示为127V。
调节T2使V2批示为220V。
保持V1、V2值不变，变化测功机负载，记录电机从空载到接近堵转时转速n及转矩T并填入表5-5中.
表5-5 U1＝127 U2＝220V
n(r/min)

T(N.m)

调节T2使Uc＝0.75Ucn＝165V，重复上述实验，记录电机转速n及转矩T并填入表5-6中。
表5-6 U1＝127V U2＝165V
N(r/min)

T(N.m)

2）测定调节特性
调节调压器T1，使U1＝127V。
调节调压器T2，使U2＝220V。
调节测功机负载使电机输出转矩T＝0.03N.m，保持U1＝127V及T＝0.03N.m不变，逐渐减小Uc值，记录电机转速n及控制绕组电压Uc并填入表5-7中。
表5-7 U1＝127V T＝0.03N.m
n(r/min)

Uc(V)

使测功机和交流伺服电机脱开，调节U1＝127V，调节U2＝220V，逐渐减小Uc值，记录电机空载转速n及电压Uc并填入表5-8中。
表5 U1＝127V T＝0N.m
n(r/min)

Uc(V)

六．实验报告
1．依照幅值控制实验测得数据作出交流伺用电动机机械特性n=f(t)和调节特性n=f(Uc)曲线。
2．依照幅值―相位控制实验测得数据作出交流伺服电动机机械特性n=f(T)和调节特性n=f(Uc)曲线。
3．分析实验过程中发生现象。
实验六 直流伺服电机实验

一．实验目
1．通过实验测出直流伺服电动机参数ra、、。
2．掌握直流伺服电动机机械特性和调节特性测量办法。

二．预习要点
1．对直流伺服电动机有什么技术规定。
2．直流伺服电动机有几种控制方式。
3．何隅直流伺服电动机机械特性和调节特性。

三．实验项目
1．用伏安法测出直流伺服电动机电枢绕组电阻ra 。
2．保持Uf=UfN=220V，分别测取Ua =220V及Ua＝110V机械特性n=f(T)。
3．保持Uf=UfN=220V，分别测取T2＝0.8N.m及T2＝0调节特性n=f(Ua)。
4．测直流伺服电动机机电时间常数。

四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）；
2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）；
3．直流并励电动机M03（作直流伺服电机）；
4．220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏下部）；
5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）；
6．三相可调电阻90Ω（MEL-04）；
7．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）；
图6-1 测电枢绕组直流电阻接线图
8．波形测试及开关板（MEL-05）。

五．实验阐明及操作环节
1．用伏安法测电枢直流电阻ra
接线原理图见图6-1。
U：可调直流稳压电源。
R：1800Ω磁场调节电阻（MEL-03）。
V：直流电压表（MEL-06）。
A：直流安培表（MEL-06）
M：直流电机电枢
（1）经检查接线无误后，逆时针调节磁场调节电阻R使至最大。直流电压表量程选为300V档，直流安培表量程选为2A档。
（2）按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源船形开关以及复位开关，建立直流电源，并调节直流电源至220V输出。
调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，也许由于剩磁作用使电机旋转，测量无法进行，如果此时电流太小，也许由于接触电阻产生较大误差），迅速测取电机电枢两端电压UM和电流Ia。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取UM、Ia，填入表6-1。
取三次测量平均值作为实际冷态电阻值Ra=。
表6-1 室温 ℃
序号
UM（V）
Ia（A）
R（Ω）
Raref（Ω）
1

Ra1
Ra

2

Ra2
3

Ra3
表中Ra=（Ra1+Ra2+Ra3）/3
（3）计算基准工作温度时电枢电阻
由实验测得